《工业加热》第 36 卷 2007 年第 6 期
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电弧炉炼钢节能技术
电弧炉炼钢的功能在于将冷废钢加工成为成分和温
度合格的钢水，其中包括了功能和冶金两方面的操作。讨
论电弧炉炼钢的能量问题，包括三个工程技术问题：
（1）
增加能量供应，包括电能和其它物理热和化学能，换取
生产率的提高；
（2）增加输入功率，包括电功率和单位时
间内其它物理热和化学热的供应量，提高电弧炉炼钢的生
产速率，亦即缩短冶炼周期、提高生产节奏；
（3）提高能
量的利用效率，按占用电网的容量来计算为单位主变压器
容量每年生产的合格钢水量，即变压器利用系数
2
。
2.1
超高功率供电技术
电弧炉炼钢采用超高功率冶炼，提高熔池能量输入
密度，加速炉料熔化，大幅度缩短冶炼时间，从而使电
弧炉的热效率提高，单位电耗显著下降。超高功率电弧
炉具有独特的供电制度，在整个冶炼过程中采用高功率
供电，熔化期采用高电压、长电弧快速化料，熔化末期
采用埋弧泡沫渣操作，促使熔池升温和搅拌，保证熔体
成分和温度的均匀化，同时减轻炉衬的热负荷，达到提
高电弧炉炼钢生产率，降低电耗的目的
3
。表 2 列出了某
国 72 t 不同功率电弧炉的主要技术参数，可以看出采用
超高功率冶炼的电弧炉的总效率也较高
4
。
表 2 某国 75 t 不同功率电弧炉的主要技术参数
项目
变压器容
量/MVA
熔化时
间/min
单位容量
/kVA・t
1
生产率
/t・h
1
电耗
/kW・h・t
1
总效率
/％
普通功率
高功率
超高功率
20
30
50
124
75
40
240
360
600
27
41
62
538
465
417
61
70
78
2.2
强化用氧技术
在电弧炉冶炼过程中进行强化用氧的目的除了加快
脱碳速度以外，还充分利用氧气与原料中易氧化元素发
生化学反应所放出的热量，达到节能降耗的效果。各种
元素氧化的理论热值如表 3 所示，根据理论计算，对于
普通铁水，每吹入 1 m
3
的氧气，所含元素在 1 600 ℃时反
应理论发热值约为 4 kW・h，可以计算出强化用氧供能
占总能量供应的 25％～ 30%
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。近代电弧炉炼钢大量使
用氧气，再加上其他炼钢技术使冶炼周期缩短至 40 ～ 60
min，故有“电弧炉炼钢转炉化”之说。因此，强化用氧
技术已经成为电弧炉炼钢重要的技术方向。
表 3 熔池中各元素氧化 1 kg 产生的理论热值
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元素
产物
反应热
kJ/kg
kW・h/kg
相对成本
（参考值）
Al
Si
Mn
Fe
C
C
Al
2
O
3
SiO
2
MnO
FeO
CO
CO
2
14 572
11 329
2 176
4 250
11 639
34 838
4.05
3.15
0.60
1.18
3.23
9.68
3.7
3.2
6.0
1.8
0.5 ～ 0.6
0.3 ～ 0.6
2.3
热装铁水技术
铁水在 1 350 ℃时其热焓为 1 221 kJ/kg。因此每加热
1 t 铁水即可带入物理热 1.22×10
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kJ，相当于 339 kW・h
的电能。从元素氧化释放热量的角度来看，氧化铁水中
元素所释放的热量要比氧化废钢中元素所释放的热量多。
以 1 t 铁水代替 1 t 废钢为例，按 1 400 ℃时元素氧化释放
的热量计算，铁水氧化后多释放的化学热为 559 265 kJ，
相当于 155 kW・h 的电能。因此热装 1 t 铁水，可节电
339＋155＝494 kW・h
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。
电弧炉炼钢法的基础是废钢的稳定供给，而由高炉
向电弧炉直供热装铁水不但可以缓解废钢资源紧缺的压
力，同时，热装铁水带入大量的物理显热，并有大量的
C，Si，Mn 等元素与 O 反应释放大量的化学潜热，可有
效地提高熔池温度，降低冶炼电耗，减少电极等辅助材
料的消耗，缩短冶炼周期，从而提高炼钢生产效率。
电弧炉热装铁水能显著降低冶炼能耗与炼钢本身的
总能耗，但铁水炼钢是一个从铁矿石到冶炼的长流程工
艺，其总能耗比用废钢为原料的短流程工艺约高出一倍，
因此电弧炉热装铁水只适用于具有多余铁水的钢铁企业。
2.4
泡沫渣技术
泡沫渣技术是在电弧炉冶炼过程中，吹氧的同时向
熔池内喷碳粉或碳化硅粉，加剧碳氧反应，在渣层内
形成大量的 CO 气体泡沫，使渣层厚度达到电弧长度的
2.5 ～ 3.0 倍，电弧完全被屏蔽，从而减少了电弧辐射，
提高了电弧炉的热效率，也延长了电弧炉的寿命。随着
超高功率电弧炉的出现和发展而得以应用的电弧炉泡沫
渣技术，综合起来有以下优点：使长弧操作变为可能；降
综
述